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深圳pcb抄板MSP430单片机的烟雾报警器的设计方案

2012年06月06日08:48

    系统由主控芯片、烟雾检测模块、报警模块和电源模块四部分组成。主控芯片采用16位超低功耗单片机MSP430F2012,每隔8s进行一次烟雾检测,通过F2012芯片I/O口输出32768Hz信号驱动红外发射部分发出红外线,同时使用片内10位ADC对经过放大的红外信号进行连续4次的数据采集转换,取平均值作为检测结果。同时将检测结果与预设报警门限值进行比较,从而发送预警信息。同时还利用了430内部低频时钟VLO准确定时,高频时钟DCO高速工作,在降低系统成本的同时提高了系统的可靠性。
    2 系统硬件电路的设计
    2.1 主控芯片MSP430F2012
    MSP430F2012是TI公司新推出的一款高性能16位微控制器。其特点如下:电路板克隆电源电压采用1.8~3.6V的低电压;超低功耗,活动模式(1MHz,2.2V时为200 μA),待机模式(0.7μA),掉电模式(RAM数据保持,0.1 μA);5种省电模式;从待机到唤醒不超过1μs;16位精简指令集,指令周期125ns;带有两个捕获/比较寄存器的16位定时器(TIMERA);A/D转换器;10位200-ksps,通用串行接口USI;支持SPI和I2C;程序代码熔丝保护;零功耗BOR复位保护功能。本文采用Spy-Bi-Wire的JTAG调试接口,只需连接四根线,即可实现用仿真器在线编程调试程序。同时,MSP430F2012拥有2kB 256B的FLASH存储器,128B的RAM,足够系统代码量的需求。
    2.2 烟雾检测模块电路
    烟雾检测方式主要有离子感烟探测和光电感烟探测。离子感烟探测对电路和工艺要求高,探测器受湿度和气流等影响大,维护费用高于制造费用。本文采用光电感烟探测方式,电路如图2所示。采用特制的光学迷宫作为烟雾接收装置,pcb抄板内装有红外发射二极管(IRdiode)和红外接收二极管(IR receiver),主控芯片MSP430F2012的P2.7口定期驱动红外发射部分发射红外线,若有烟雾进入光学迷宫,则产生光的散射,红外接收二极管接收光信号后产生电流信号,经运算放大器LM358转换为电压信号,送入主控芯片ADC模块通道A3进行采样转换,当判断迷宫内出现烟雾后,主控芯片驱动压电蜂鸣器发出烟雾报警声音。
    2.3 报警电路
    系统报警电路采用RE46C100来驱动压电蜂鸣器,该芯片电压工作范围宽(6~16V),低功耗(空闲电流小于100nA),采用9V电池供电。该芯片使能端HRNEN与MSP430的P2.6口连接,当HRNEN为高电平时,压电蜂鸣器产生自激振荡而发出报警声音。通过软件设置Timer A不同的定时输出,可使之发出烟雾检测、电池欠压两种不同方式的报警信号。
    2.4 电源电路
    系统需要提供9v和3.3V两个工作电压,9V供给RE46C100,3.3V是单片机MSP430F2012的工作电压,本电路选用稳压器TPS71533。
    TPS71533是一款采用SC-70封装的高输入电压LDO(低压降)稳压器,其与微处理芯片MSP430F1232同

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